DE19653634A1 - Mikrotom - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mikrotom zur Her­ stellung ultradünner Schichten einer Probe, die beispielsweise mit Hilfe eines Elektronenmikroskops untersucht werden sollen.

Bei der mikroskopische Untersuchung sehr dünner Schichten einer Probe unter Verwendung eines Transmissions-Elektronenmikro­ skops (nachfolgend mit "TEM" abgekürzt) werden Probenschichten normalerweise durch Dünnschnitt-Verfahren, Replica-Verfahren, Negativfärbungs-Verfahren, Schattierungs-Verfahren usw. herge­ stellt. Von diesen Verfahren wird zur Herstellung von Proben für die TEM-Untersuchung normalerweise das Dünnschnitt-Verfahren als Standard-Technologie verwendet.

Um mit einem TEM ein Transmissions-Bild einer dünnen Proben­ schicht untersuchen zu können, ist es unbedingt erforderlich, daß die Probenschicht dünn genug ist, damit eine Transmission von Elektronenstrahlen gewährleistet ist. Daher müssen Proben in ultradünne Schichten geschnitten werden, die eine Dicke von 50nm bis 70nm haben. Aus diesem Grunde werden für TEM-Untersuchungen Mikrotome benötigt.

Herkömmliche Mikrotome umfassen normalerweise ein Basis- Gestell, einen Schneidmesserträger, der fest an einer Seite des Basis-Gestells montiert ist und ein Schneidmesser aus Glas oder Diamant hält, einen Probenträger, der fest an der anderen Seite des Basis-Gestells montiert ist, einen Schneidmechanismus, der an der Seite der Probenträgers angeordnet ist, um eine dünne Schicht des Probenmaterials abzutrennen, indem der Probenträger relativ zu dem Schneidmesser bewegt wird, und einen Mikro- Vorschubmechanismus, um den Probenträger oder den Schneidmesser­ träger über eine sehr kleine Distanz in Richtung des jeweils anderen Trägers vorzuschieben.

Der Mikro-Vorschubmechanismus kann einen mechanischen Aufbau haben, bei dem Vorschub-Schrauben zusammen mit einer Hebelkon­ struktion verwendet werden, oder er kann auf Grundlage thermi­ scher Ausdehnung funktionieren.

Unabhängig davon, ob ein mechanischer Mikro-Vorschubmechanis­ mus oder ein auf Grundlage thermischer Ausdehnung funktionieren­ der Mechanismus verwendet wird, gibt es bei den bekannten Mikro- Vorschubmechanismen Grenzen bezüglich gleichmäßiger Vorschub­ distanzen.

Bei mechanischen Mikro-Vorschubmechanismen, bei denen zum Drehen einer Schraube ein Schrittmotor verwendet wird, um dadurch eine gleichmäßige Vorschubdistanz zu erreichen, ist es allgemeine Praxis, zur Umwandlung von einer Drehbewegung in eine lineare Bewegung eine Kugelumlaufspindel zu benutzen. Deshalb ist in den meisten Fällen aufgrund des Spiels der Kugelumlaufspindel oder anderer mechanischer Bauteile ein präziser Mikro-Vorschub nur schwer zu realisieren, was zu einer Verschlechterung der Posi­ tioniergenauigkeit führt.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Mikrotom mit einem Mikro-Vorschubmechanismus zu schaffen, mit dem auf einfache Art und Weise ein sehr präziser Mikro-Vorschub im Nanometer-Bereich erreicht werden kann, um ultradünnen Schichten einer Probe zu schneiden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Mikrotom gelöst, das im wesentlichen aufweist: ein Basis-Gestell; eine ersten Träger, der an dem Basis-Gestell angebracht ist, um einen Gegen­ stand zu halten, der entweder ein Schneidmesser oder eine Probe ist; einen Mikro-Vorschubmechanismus, der in Richtung der X-Achse in gegenüberliegender Beziehung zu dem ersten Träger angeordnet ist und eine erste und eine zweite Vorschubeinrichtung aufweist, die in sich mit einem kleinen Schnittwinkel von 2θ über die Y-Achse kreuzenden Richtungen verschoben werden können, um einen Vorschub mit einer sehr kleinen Schrittgröße in Richtung der X-Achse zu bewirken; und einen zweiten Träger, der an dem Mikro- Vorschubmechanismus in gegenüberliegender Beziehung zu dem ersten Träger angeordnet ist, um den jeweils anderen Gegenstand zu halten, der entweder die Probe oder das Schneidmesser ist.

Bei der oben beschriebenen Anordnung ist die erste Vorschub­ einrichtung des Mikro-Vorschubmechanismus in einer Richtung mit einem Winkel von +θ zur Y-Achse versetzt, während die zweite Vorschubeinrichtung in einer Richtung mit einem Winkel von -θ zur Y-Achse versetzt ist. Wegen des Schnittwinkels von 2θ zwischen den Bewegungsrichtungen der ersten und der zweiten Vorschubein­ richtung kann die zweite Vorschubeinrichtung des Mikro-Vorschub­ mechanismus mit sehr kleinen Schrittgrößen in Richtung der X-Achse vorgeschoben werden. Folglich können zum Beispiel für den Fall, daß das Schneidmesser bzw. die Probe an der ersten und der zweiten Vorschubeinrichtung des Mikro-Vorschubmechanismus angebracht ist, ultradünne Probenschichten erzeugt werden, indem die Probe in Dicken geschnitten wird, die der Mikro-Vorschub­ distanz entsprechen.

In diesem Beispiel kann die erste Vorschubeinrichtung des Mikro-Vorschubmechanismus durch ein erstes feststehendes Bauteil, das fest mit dem Basis-Gestell verbunden ist, und durch ein erstes bewegbares Bauteil gebildet sein, das für Bewegungen in eine Richtung mit einem Winkel von +θ zur Y-Achse bewegbar an der Oberseite des ersten feststehenden Bauteils montiert ist, während die zweite Vorschubeinrichtung durch ein zweites feststehendes Bauteil, das fest mit dem ersten bewegbaren Bauteil verbunden ist, und durch ein zweites bewegbares Bauteil gebildet ist, das für Bewegungen in eine Richtung mit einem Winkel von -θ zur Y-Achse bewegbar an der Oberseite des zweiten bewegbaren Bauteils montiert ist.

Außerdem kann die erste und die zweite Vorschubeinrichtung des Mikro-Vorschubmechanismus durch eine Linearmotorstufe gebil­ det sein, die eine Führung für eine lineare Führungsbewegung des bewegbaren Bauteils relativ zum feststehenden Bauteil, Magnete, die fest an dem feststehenden Bauteil montiert sind, und Spulen aufweist, die an dem bewegbaren Bauteil angebracht sind und mit Strom versorgt werden, um Magnetfelder zu erzeugen, die gegen die Magnete an dem feststehenden Bauteil wirken, um das bewegbare Bauteil zu verschieben.

Wenn für die Vorschubeinrichtungen eine solche Linearmotor­ stufe verwendet wird, ist es möglich, eine Positionierung des Vorschubmechanismus mit großer Präzision und kleinen Schritt­ größen zu realisieren, und zwar ohne daß mechanisches Spiel auftritt, wie dies bei Kugelumlaufspindeln der Fall ist, die normalerweise für die Umsetzung von Drehbewegungen in lineare Vorschubbewegungen verwendet werden.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist ein Mikrotom vorgesehen, das gebildet ist durch: ein Basis- Gestell; eine erste Linearstufe, die für Bewegungen in den Rich­ tungen der X-Achse und der Y-Achse am Basis-Gestell angebracht sind; einen Schneidmesserträger, der an der ersten Linearstufe vorgesehen ist und ein Schneidmesser hält; einen Mikro-Vorschub­ mechanismus, der eine erste und eine zweite Linearmotorstufe umfaßt und der am Basis-Gestell in gegenüberliegender Beziehung zu der ersten Linearstufe in der Richtung der X-Achse angeordnet ist, wobei die erste Linearmotorstufe für Verschiebungen in eine Richtung mit einem kleinen Winkel von +θ zur Y-Achse bewegbar an dem Basis-Gestell montiert ist und die zweite Linearmotorstufe für Verschiebungen in eine Richtung mit einem kleinen Winkel von -θ zur Y-Achse bewegbar an der Oberseite der ersten Linearmotor­ stufe montiert ist; eine zweite Linearstufe, die für Verschiebun­ gen in Richtung der Z-Achse bewegbar an der Oberseite der zweiten Linearmotorstufe vorgesehen ist; einen Probenträger-Haltearm, der an der zweiten Linearstufe vorgesehen ist und an seinem vorderen Ende in gegenüberliegender Beziehung zu dem Schneidmesser einen Probenträger hält; und eine Linearstufen-Antriebseinrichtung, um den Probenträger-Haltearm entlang der zweiten Linearstufe in Richtung der Z-Achse zu verfahren.

Bei den Mikrotomen der zuvor beschriebenen Anordnungen sind die erste und die zweite Linearmotorstufe in zwei sich kreuzenden Richtungen über einen Schnittwinkel von 2θ gegeneinander ver­ setzt, und der Probenträger-Haltearm befindet sich in Richtung der Z-Achse in einer oberen angehobenen Position in einem Anfangszustand. Wenn in diesem Fall die ersten und die zweite Linearmotorstufe über eine Verschiebungsdistanz "a" verschoben werden, so werden die zweite Linearstufe und der Probenträger- Haltearm an der zweiten Linearstufe über eine Distanz von 2·a·sinθ in Richtung der X-Achse hin zu dem gegenüberliegenden Schneidmesserträger verschoben. In dieser verschobenen Position wird der Probenträger-Haltearm durch die Linearstufen-Antriebs­ einrichtung angesenkt, wodurch eine Probe an dem Probenträger- Haltearm in Richtung auf das Schneidmesser abgesenkt wird, um eine ultradünne Probenschicht abzuschneiden. Nach dem Schneid­ vorgang wird jede der Linearmotorstufen wieder in ihre Anfangs­ position zurückbewegt, und der Probenträger-Haltearm wird in Richtung der Z-Achse in seine Anfangsposition angehoben.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist das Mikrotom gebildet durch: ein Basis-Gestell; eine erste Linearstufe, die für Bewegungen in den Richtungen der X-Achse und der Y-Achse angeordnet ist; einen Probenträger, der an der ersten Linearstufe vorgesehen ist; einen Mikro-Vorschub­ mechanismus, der eine erste und eine zweite Linearmotorstufe umfaßt und der an dem Basis-Gestell in gegenüberliegender Bezie­ hung zu der ersten Linearstufe in Richtung der X-Achse angeordnet ist, wobei die erste Linearmotorstufe für Verschiebungen in eine Richtung mit einem kleinen Winkel von +θ zur Y-Achse bewegbar an dem Basis-Gestell montiert ist und die zweite Linearmotorstufe für Verschiebungen in eine Richtung mit einem kleinen Winkel von -θ zur Y-Achse bewegbar an der Oberseite der ersten Linearmotor­ stufe montiert ist; eine zweite Linearstufe, die für Verschiebun­ gen in Richtung der Z-Achse bewegbar an Oberseite der zweiten Linearmotorstufe des Mikro-Vorschubmechanismus montiert ist; einen Schneidmesserträger-Haltearm, der an der zweiten Linear­ stufe vorgesehen ist; einem Schneidmesserträger, der an einem vorderen Ende des Schneidmesserträger-Haltearms gehalten ist und in gegenüberliegender Beziehung zu dem Probenträger ein Schneid­ messer hält, um eine Probe zu schneiden; und eine Linearstufen- Antriebseinrichtung, um den Schneidmesserträger-Haltearm und den Schneidmesserträger entlang der zweiten Linearstufe in Richtung der Z-Achse zu verfahren.

Bei dem Mikrotom der zuvor beschriebenen Anordnungen werden auf ähnliche Weise die zweite Linearstufe und der Schneidmesser­ träger-Haltearm an der zweiten Linearstufe über eine Distanz von 2·a·sinθ in Richtung der X-Achse hin zum Probenträger verschoben, wenn die erste und die zweite Linearmotorstufe über eine Ver­ schiebungsdistanz "a" angetrieben werden. In dieser verschobenen Position wird der Schneidmesserträger-Haltearm von unten durch die Linearstufen-Antriebseinrichtung angehoben, wodurch auch ein Schneidmesser angehoben wird, um von einer Probe in dem Proben­ träger eine ultradünne Probenschicht abzuschneiden.

Zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung wird auf die nachfolgende detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungs­ beispiele und auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen:

Fig. 1 ist eine schematische Vorderansicht eines erfindungs­ gemäßen Mikrotoms;

Fig. 2 ist eine schematische Draufsicht auf das in Fig. 1 gezeigte Mikrotom;

Fig. 3 ist eine rechtsseitige Ansicht des in Fig. 1 gezeigten Mikrotoms;

Fig. 4 ist eine perspektivische, teilweise im Schnitt darge­ stellte Ansicht einer Linearmotorstufe;

Fig. 5 ist eine schematische Darstellung, in der die Bewegun­ gen eines Mikro-Vorschubmechanismus erläutert werden;

Fig. 6 ist ein Blockdiagramm von dem Schaltungsaufbau des Mikrotoms;

Fig. 7 ist ein Flußdiagramm, in dem der Betrieb eines Mikro­ toms dargestellt ist; und

Fig. 8 ist eine schematische Vorderansicht eines weiteren Aus­ führungsbeispiels des erfindungsgemäßen Mikrotoms.

In den Fig. 1 bis 7 ist ein Mikrotom 1 gemäß des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung gezeigt. Das Mikrotom 1 hat ein flaches rechteckiges Basis-Gestell 2 aus einem Druckgußmate­ rial. Zum Zwecke der Erläuterung stellen die beiden Richtungen, die zu der Ebene in Fig. 2 parallel verlaufen, die X-Achse bzw. die Y-Achse dar, während eine senkrecht zu dieser Ebene ver­ laufende Richtung die Z-Achse bildet.

Eine X/Y-Achsenstufe 3, die eine erste Linearstufe bildet, ist in einem rechten Bereich fest auf dem Basis-Gestell 2 montiert und umfaßt einen feststehenden Rahmen 3A, einen ersten bewegbaren Rahmen 3B, der für Verschiebungen in der Richtung der X-Achse bewegbar an dem feststehenden Rahmen 3A montiert ist, und einen zweiten bewegbaren Rahmen 3C, der für Verschiebungen in der Richtung der Y-Achse bewegbar an dem ersten bewegbaren Rahmen 3B montiert ist. Die Position des ersten bewegbaren Rahmens 3B in Richtung der X-Achse kann mit Hilfe eines Einstellknopfes 3B1 verstellt werden, während die Position des zweiten bewegbaren Rahmens 3C in Richtung der Y-Achse mit Hilfe eines Einstell­ knopfes 3C1 verstellt werden kann.

Eine Neigungsstufe 4 umfaßt einen feststehenden Rahmen 4A, der fest an dem zweiten bewegbaren Rahmen 3C der X/Y-Achsenstufe montiert ist, und einen Neigungsrahmen 4B, der für Feineinstel­ lungen in Richtung einer bezüglich der X-Achse geneigten Achse an dem feststehenden Rahmen 4A vorgesehen ist. Der Neigungswinkel des Neigungsrahmens 4B kann mit Hilfe eines Einstellknopfes 4B1 verstellt werden.

Ein Schneidmesserträger 5 ist fest an dem Neigungsrahmen 4B der Neigungsstufe 4 montiert und umfaßt ein Schneidmesser 6, das mit Hilfe mehrerer Schrauben 5A an dem Schneidmesserträger 5 befestigt ist.

Das Schneidmesser 6 besteht aus Glas, Diamant oder Saphir und hat die Form eines Prismas. Das Schneidmesser 6 ist so an dem Schneidmesserträger 5 angebracht, daß dessen obere Schneidkante (zwischen 40° und 60°) nach oben zeigt. Unter dem Schneidmesser 6 befindet sich ein Wasserbehältnis 6A, das mit destilliertem Wasser gefüllt ist, wobei eine abgeschnittene Probenschicht in das Wasserbehältnis 6A hineinfällt und dort auf dem destilliertem Wasser schwimmend gesammelt wird.

Wie später beschrieben wird, spielt die X/Y-Achsenstufe 3 eine Rolle bei der Bestimmung der Position des Schneidmessers 6 relativ zu einer gefrorenen Probe 14, während die Neigungsstufe 4 dazu dient, den Winkel des Schneidmessers 6 einzustellen.

In einem linken Bereich des Basis-Gestells 2 ist ein Mikro- Vorschubmechanismus 7 vorgesehen, der eine erste Linearmotorstufe 8, die für lineare Verschiebungen mit einem Winkel von +θ zur Y- Achse an dem Basis-Gestell 2 vorgesehen ist, und eine zweite Linearmotorstufe 9 aufweist, die für lineare Verschiebungen mit einem Winkel von -θ zur Y-Achse vorgesehen und in einer sich mit der ersten Linearmotorstufe 8 kreuzenden Beziehung angeordnet ist. Die erste und zweite Linearmotorstufe 8 und 9 sind angeord­ net, um in zwei sich kreuzenden Richtungen mit einem Schnitt­ winkel von 2θ über die Y-Achse verschoben zu werden.

Zwischen der ersten und zweiten Linearmotorstufe 8 und 9 ist ein Abstandhalter 10 vorgesehen. Durch den Abstandhalter 10 ist ein bewegbarer Rahmen 8B der ersten Linearmotorstufe 8 mit einem feststehenden Rahmen 9A der zweiten Linearmotorstufe 9 in sich kreuzender Beziehung bezüglich der Richtungen der linearen Ver­ schiebungen verbunden.

Bei dieser Ausgestaltung ist die erste Linearmotorstufe 8 als sogenannte X-Achsenlinearmotorstufe angeordnet und durch einen feststehenden Rahmen 8A, der in gegenüberliegender Beziehung mit der X/Y-Achsenstufe 3 in Richtung der X-Achse fest an dem Basis- Gestell 2 montiert ist, und durch einen bewegbaren Rahmen 8B gebildet, der für Verschiebungen in eine Richtung mit einem kleinen Winkel +θ zur Y-Achse an der Oberseite des feststehenden Rahmens 8A montiert ist. Die zweite Linearmotorstufe 9 ist als sogenannte X-Achsenlinearmotorstufe angeordnet und durch einen feststehenden Rahmen 9A, der fest an dem bewegbaren Rahmen 8B montiert ist, und durch einen bewegbaren Rahmen 9B gebildet, der für Verschiebungen in eine Richtung mit einem kleinen Winkel -θ zur Y-Achse an der Oberseite des feststehenden Rahmens 9A montiert ist.

Wie in Fig. 4 gezeigt, ist die erste Linearmotorstufe 8 mit Führungsschienen 8C zur Führung der Bewegungen des bewegbaren Rahmens 8B, mit Magneten 8D, die an dem Teil des feststehenden Rahmens 8A abgebracht sind, und mit Spulen 8E versehen, die an dem bewegbaren Rahmen 8B gegenüberliegend zu den Magneten 8D angebracht sind. Wenn durch die Spulen 8E Strom fließt, werden Magnetfelder erzeugt, um den bewegbaren Rahmen 8B relativ zu dem feststehenden Rahmen 8A aufgrund der Wirkung der magnetischen Anziehung bzw. Abstoßung gegen die Magnetfelder der feststehenden Magnete 8D linear entlang der Führungsschienen 8C zu verschieben. Das gleiche Prinzip wird bei der zweiten Linearmotorstufe 9 angewendet, die auf ähnliche Weise durch einen feststehenden Rahmen 9A, einen bewegbaren Rahmen 9B, Führungsschienen 9C, Magnete 9D und Spulen 9E gebildet ist.

Nachfolgend sind die Vorteile beschrieben, die sich aus der Verwendung der oben beschriebenen Linearmotorstufen 8 und 9 des Mikro-Vorschubmechanismus 7 ergeben.

Erstens: da der bewegbare Teil von jedem Motor durch Spulen gebildet ist und linear bewegt wird, ist es möglich, das bei Verwendung von Kugelumlaufspindeln auftretende Spiel zu unter­ binden und die Trägheitsmasse zu reduzieren. Zweitens: im Ver­ gleich zu einem Schrittmotor kann zusätzlich zu einem größeren Augenblicksdrehmoment eine sehr gute Linearität zwischen Strom und Längskraft erreicht werden. Drittens: wegen der geringen Induktanz der Spulen hat der Linearmotor ein sehr gutes elek­ trisches Antwortverhalten. Viertens: der Linearmotor kann mit hoher Präzision gesteuert werden, er hat keinen Versatz oder andere magnetische Streuungen.

Bei der ersten Linearmotorstufe 8 ist der feststehende Rahmen 8A mit einem Winkel von +θ zur Y-Achse fest mit dem Basis-Gestell 2 verbunden, und der an dem feststehenden Rahmen 8A bewegbare Rahmen 8B ist in eine mit einem Winkel von +θ zur Y-Achse verlaufende Richtung verschiebbar. Bei der zweiten Linearmotor­ stufe 9 ist der feststehende Rahmen 9A mit einem Winkel von -θ zur Y-Achse fest an dem bewegbaren Rahmen 8B befestigt, und der bewegbare Rahmen 9B an dem feststehenden Rahmen 9A ist in eine andere Richtung verschiebbar, die bezüglich der Y-Achse in einem Winkel von -θ verläuft. In diesem Beispiel sind die bewegbaren Rahmen 8B und 9B in den beiden sich kreuzenden Richtungen invers zueinander verschiebbar.

Auf diese Weise werden bei dem Mikro-Vorschubmechanismus 7 die erste und die zweite Linearmotorstufe 8 und 9 über die gleichen Distanzen "a" verschoben, wie in Fig. 5 gezeigt ist. Der bewegbare Rahmen 8B der ersten Linearmotorstufe 8 wird über eine Distanz "a" in Richtung 0-A bis zur Position 8B′ verschoben. Zu diesem Zeitpunkt beträgt die Verschiebungsdistanz des beweg­ baren Rahmens 8B in Richtung der X-Achse "a·sinθ". Der bewegbare Rahmen 9B der zweiten Linearmotorstufe 9 wird in Richtung A-B über die gleiche Distanz "a" bis zur Position 9B′ verschoben. Zu diesem Zeitpunkt beträgt die Verschiebung des bewegbaren Rahmens 9B in Richtung der X-Achse "a·sinθ". Daraus folgt, daß der beweg­ bare Rahmen 9B der zweiten Linearmotorstufe 9 linear in Richtung der X-Achse über eine Distanz von "2·a·sinθ" verschoben ist, was genau einer Mikro-Vorschubdistanz "d" des Mikro-Vorschubmechanis­ mus 7 entspricht.

Für kleine Vorschubdistanzen im Nanometer-Bereich wird daher bevorzugt, zwischen der ersten und zweiten Linearmotorstufe 8 und 9 einen kleinen Schnittwinkel 2θ einzustellen. Beispielsweise kann der Schnittwinkel 2θ mit 5° eingestellt werden, wobei die Vorschubdistanz "d" etwa d = 0,087·a beträgt. Die Vorschubdistanz "d" ist also kleiner als 1/10 der Distanz "a", mit der sowohl die erste Linearmotorstufe 8 als auch die zweite Linearmotorstufe 9 verschoben werden.

Eine Z-Achsenstufe oder zweite Linearstufe 11, die durch einen feststehenden Rahmen 11A und einen bewegbaren Rahmen 11B gebildet ist, ist hochstehend auf dem bewegbaren Rahmen 9B der zweiten Linearmotorstufe 9 des Mikro-Vorschubmechanismus 7 ange­ ordnet, wobei der bewegbare Rahmen 11B relativ zu dem festste­ henden Rahmen 11A in der Richtung der Z-Achse verschiebbar ist.

Ein Probenträger-Haltearm 12 erstreckt sich in Richtung der X-Achse, wobei dessen unteres Ende fest an dem bewegbaren Rahmen 11B der Z-Achsenstufe befestigt ist. Ein Probenträger 15, der eine gefrorene Probe 14 trägt, ist durch die Neigungsstufe 13 fest an dem vorderen Ende des Probenträger-Haltearms 12 befe­ stigt. In der Länge des Probenträger-Haltearms 12 ist ein Einschnitt 12A ausgebildet, der sich in Richtung der X-Achse erstreckt, um darin eine Übertragungsstange 16C eines Z-Achsen­ stufen-Antriebs aufzunehmen, der nachfolgend beschrieben wird. Die Neigung der Probe 14 kann mit Hilfe des Einstellknopfes 13A der Neigungsstufe 13 verstellt werden.

Ein Z-Achsenstufen-Antrieb, der als Linearstufen-Antriebs­ einrichtung dient, ist durch einen auf dem Basis-Gestell 2 aufrecht stehenden Ständer 16A, einen Z-Achsenstufen-Antriebs­ motor 16B, der an dem oberen Ende des aufrecht stehenden Ständers 16A montiert ist, und durch eine Übertragungsstange 16C gebildet, die in Richtung der Z-Achse durch den Z-Achsenstufen-Antriebs­ motor 16B rauf- und runterbewegt werden kann und deren vorderer Endabschnitt in dem Einschnitt 12A des Probenträger-Haltearms 12 aufgenommen ist. Bei Ansteuerung des Z-Achsenstufen-Antriebs­ motors 16B wird die Übertragungsstange 16C in eine Richtung nach oben oder nach unten bewegt, um den Probenträger-Haltearm 12 zusammen mit dem bewegbaren Rahmen 11B der Z-Achsenstufe 11 nach oben oder nach unten zu verschieben.

In Fig. 6 ist eine Steuerung 17 gezeigt, die in Form bei­ spielsweise eines Mikrocomputers ein in Fig. 7 dargestelltes Steuerprogramm für ein Mikrotom steuert, und zwar auf Grundlage voreingestellter Werte für die Vorschubdistanz "d" der Probe 14 und der Anzahl der Schichten "n", die zusammen mit einer Distanz einer Anfangsverschiebung "a0" in dessen Speicher 17A gespeichert sind. Mit der Eingabeschnittstelle der Steuerung 17 sind eine Tastatur 18 sowie weitere Sensoren und Schalter verbunden, die nicht in der Zeichnung dargestellt sind. Mit der Ausgabeschnitt­ stelle sind die erste Linearmotorstufe 8, die zweite Linearmotor­ stufe 9 und der Z-Achsenstufen-Antriebsmotor 16B verbunden. Durch die Anfangsverschiebung "a0" wird unabhängig von der Vorschub­ distanz "d" eine erste Schnittposition auf der Probe 14 bestimmt.

Die Basis-Operationen des Mikrotoms 1 mit der vorstehend beschriebenen Konstruktion werden nachfolgend unter Bezugnahme auf das in Fig. 7 dargestellte Steuerprogramm erläutert.

Bevor das Mikrotom 1 in Betrieb genommen wird, werden zuerst gemäß vorbestimmter Initialisierungsprozeduren die Positionen des Schneidmessers 6 und der Probe 14 bestimmt. Insbesondere wird das Schneidmesser 6 mit Hilfe der X/Y-Achsenstufe 3 relativ zu der Probe 14 in Richtung der X-Achse und der Y-Achse eingestellt, während der Schnittwinkel des Schneidmessers 6 durch Einstellung des Neigungswinkels der Neigungsstufe 4 eingestellt wird. Auf der anderen Seite wird die Neigung der Probe 14 mittels der Neigungs­ stufe 13 eingestellt.

In den bestimmten Positionen sind die Probe 14 und das Schneidmesser 6 in Richtung der X-Achse voneinander beabstandet, und der Probenträger-Haltearm 12 ist in einer oberen angehobenen Position angeordnet.

Dann wird die Steuerung 17 bei Schritt 1 gestartet, bei dem die Vorschubdistanz "d" (bzw. die Probenschichtdicke "d") und die Anzahl der abzuschneidenden Probenstücke "n" eingelesen werden, woraufhin in Schritt 2 die Distanz der Verschiebung "a1" der ersten und der zweiten Linearmotorstufen 8 und 9 berechnet wird, wobei a1 = d/2·sin^-1θ ist.

In Schritt 3 wird die Distanz "a0" der Anfangsverschiebung aus dem Speicher 17A ausgelesen, und diese Anfangsverschiebung "a0" wird als die Distanz der Verschiebung "a" gesetzt, und der Zähler N wird auf "0" gesetzt.

Danach werden die bewegbaren Rahmen 8B und 9B der ersten und der zweiten Linearmotorstufe 8 und 9 je über die in Schritt 3 gesetzte Distanz "a" (gleich der Distanz der Anfangsverschiebung a0) in zueinander gegenläufigen Vorwärts-Richtungen verschoben. Als Folge wird die Probe 14, die mit Hilfe der Z-Achsenstufe 11 und des Probenträger-Haltearms 12 gehalten ist, über eine Distanz 2·a0·sinθ in Richtung der X-Achse verschoben.

Trotz der Verschiebung des Probenträger-Haltearms 12 in die Richtung der X-Achse verbleibt die Übertragungsstange 16C des Z-Achsenstufen-Antriebs 16 im Einschnitt 12A des Probenträger- Haltearms 12, der sich längs in Richtung der X-Achse erstreckt, um von dem Z-Achsenstufen-Antrieb 16 eine Verschiebung in Rich­ tung der Z-Achse auf den Probenträger-Haltearm 12 zu übertragen.

In Schritt 5 wird der Z-Achsenstufen-Antriebsmotor 16B ange­ steuert, um den Probenträger-Haltearm 12 langsam abzusenken. Zu diesem Zeitpunkt stößt ein Endabschnitt der Probe 14 gegen das Schneidmesser 6, das eine erste Schicht der Probe 14 abschneidet. Die auf diese Art von der Probe 14 abgeschnittene erste Schicht schwimmt auf der Wasseroberfläche in dem Probensammelbehältnis 6A. Der erste Schneidvorgang wird jedoch nur zu dem Zweck durchge­ führt, um den Schneidvorgang einzuleiten, und die abgeschnittene Probenschicht wird nicht für mikroskopische Untersuchungen ver­ wendet.

In Schritt 6 werden die bewegbaren Rahmen 8B und 9B der ersten und der zweiten Linearmotorstufe 8 und 9 über dieselbe Distanz "a" zurückgeschoben, wodurch sich die Probe 14 von dem Schneidmesser 6 wegbewegt und verhindert wird, daß die Probe 14 mit dem Schneidmesser 6 in Kontakt bleibt, wenn der Probenträger- Haltearm 12 nach oben angehoben wird.

In Schritt 7 wird der Z-Achsenstufen-Antriebsmotor 16B ange­ steuert, um den Probenträger-Haltearm 12 in dessen Anfangs- Position anzuheben.

In Schritt 8 findet eine Überprüfung statt, ob die Anzahl der Schnitte den Wert "n" erreicht hat. Wenn die Antwort "nein" ist, was bedeutet, daß die voreingestellt Anzahl der Probenstücke noch nicht erreicht ist, geht die Steuerung zu dem Schritt 9, um den Zähler N um den Wert "1" zu erhöhen, und dann zum Schritt 10, um für die Verschiebungsdistanz "a" den Wert a = a+1 einzustellen, wonach es bei Schritt 4 weitergeht.

In dem zweiten Verarbeitungszyklus von Schritt 4 werden die erste und die zweite Linearmotorstufe 8 und 9 in Schritt 4 über die Distanz "a1" verschoben, was der Mikro-Vorschubdistanz "d" von dem zuvor angeschnittenen Ende der Probe 14 entspricht. Als Folge wird der Endabschnitt der Probe 14 so weit vorgeschoben, daß er mit der Distanz 2·a1·sinθ, was der Mikro-Vorschubdistanz "d" entspricht, über das Schneidmesser 6 vorsteht. In Schritt 5 wird der Probenträger-Haltearm 12 durch den Z-Achsenstufen- Antriebsmotor 16B langsam abgesenkt, wodurch die Probe 14 für einen zweiten Schneidvorgang gegen das Schneidmesser 6 anstößt. Die so erzeugte ultradünne Probenschicht schwimmt auf der Wasseroberfläche in dem Probensammelbehältnis 6A. Diese ultra­ dünne Probenschicht wird zur Verwendung in dem Probensammel­ behältnis 6A gesammelt.

In Schritt 6 werden die bewegbaren Rahmen 8B und 9B der ersten und der zweiten Linearmotorstufe 8 und 9 jeweils in gegenläufige Richtung nach hinten verschoben, und in Schritt 7 wird der Probenträger-Haltearm 12 durch den Z-Achsenstufen- Antriebsmotor 16B nach oben angehoben.

Die Schritte 4 bis 7 werden wiederholt, um eine Anzahl von ultradünnen Probenschichten mit der Dicke "d" zu erzeugen und um diese in dem Probensammelbehältnis 6A zu sammeln.

Wenn die Antwort in Schritt 8 "ja" ist, was bedeutet, daß die Anzahl der bereits in dem Probensammelbehältnis 6A gesammelten ultradünnen Probenschichten gleich "n" ist, geht die Steuerung zu dem Schritt 11, um die Folge der Verarbeitungsschritte des Mirotoms zu beenden.

Das erfindungsgemäße Mikrotom, das für den Mikro-Vorschub­ mechanismus die erste und die zweite Linearmotorstufe 8 und 9 verwendet, nutzt für den Mechanismus des Mikrotoms die Vorteile von Linearmotoren, um einen genauen Mikro-Vorschub der Probe 14 zu gewährleisten, und keine herkömmlichen Kugelumlaufspindeln, um die Trägheitsmasse zu vermindern und um Spiel zu vermeiden, wodurch die Genauigkeit des Vorschubs negativ beeinflußt würde.

Die Linearmotorstufen 8 und 9 des Mikro-Vorschubmechanismus 7 liegen übereinander und kreuzen sich auf eine Art und Weise, um zwischen sich einen kleinen Schnittwinkel 2θ über die Y-Achse zu bilden, so daß es möglich ist, die Mikro-Vorschubdistanz "d" durch den Schnittwinkel 28 zu minimieren, und zwar auch dann, wenn die tatsächliche Verschiebungsdistanz "a" für die beiden Linearmotorstufen einen relativ großen Wert hat.

Für den Fall, daß der Schnittwinkel beispielsweise 2θ = 15° beträgt, folgen die Verschiebungsdistanz "a" und die Mikro-Vor­ schubdistanz "d" der Beziehung d = 0,26·a. Bei 2θ = 11,5° haben die Verschiebungsdistanz "a" und die Mikro-Vorschubdistanz "d" die Beziehung d = 0,2a, und bei 2θ = 5° gilt d = 0,87a. Sofern gewünscht, kann der Schnittwinkel einen kleineren Winkel haben, wie zum Beispiel 4° oder 3°.

Für den Fall, daß der Schnittwinkel 2θ beispielsweise 11,5° beträgt und die Linearmotorstufe eine Auflösung von 100 nm hat, ist es möglich, die Vorschubdistanz "d" auf ein Minimum von etwa 20nm einzustellen, um Probenschichten mit einer Dicke von 20nm zu erzeugen.

Wenn der Schnittwinkel 2θ auf 11,5° eingestellt ist und die Linearmotorstufe eine Auflösung von 10nm hat, kann das Mikrotom dieses Ausführungsbeispiels ultradünne Probenschichten mit einer Dicke von 2nm schneiden. Daraus folgt, daß durch Einstellung eines geeigneten Schnittwinkels 2θ auf einfache Art und Weise ultradünne Probenschichten hergestellt werden können, die bei einem herkömmlichen Mikrotom nur schwer herzustellen sind.

Bei einem Schnittwinkel von 2θ = 5° und einer Auflösung von der Linearmotorstufe von 100nm kann die Mikro-Vorschubdistanz auf minimal 10nm eingestellt werden, um ultradünne Probenschichten mit einer Dicke von 10nm herzustellen. In diesem Fall kann das Mikrotom dieses Ausführungsbeispiels theoretisch ultradünne Probenschichten mit einer Dicke von 1nm erzeugen, wenn die Linearmotorstufe eine Auflösung von 10nm hat.

Mit Hilfe der ersten und der zweiten Linearmotorstufe 8 und 9, die in einer sich kreuzenden Beziehung zueinander angeordnet sind, um getrennt voneinander in die Richtung der X-Achse und der Y-Achse verschoben zu werden, ist es möglich, die permanente Kraft auf den zweiten bewegbaren Rahmen 9B zu verbessern, durch den die Z-Achsenstufe 11 gehalten ist. Dies trägt dazu bei, eine Verlagerung der Probe 14 zu verhindern, wenn die Schneidkante des Schneidmessers 6 gegen die Probe stößt, wodurch Abweichungen der Mikro-Vorschubdistanz "d" vermieden und so eine Mikro-Vorschub­ distanz eingestellt werden kann, die genau der eingestellten Dicke der Probenschicht entspricht.

Die Übertragungsstange 16C des Z-Achsenstufen-Antriebs 16 befindet sich in Eingriff mit dem Einschnitt 12A an dem Proben­ träger-Haltearm 12, wodurch eine Verschiebung in Richtung der Z-Achse von dem Z-Achsenstufen-Antrieb 16 auf den Probenträger- Haltearm 12 übertragen wird, um diesen mit Hilfe des Z-Achsen­ stufen-Antriebs 16 rauf- und runterzubewegen. Wenn der Proben­ träger-Haltearm 12 rauf- und runterbewegt wird, wird dadurch verhindert, daß Vibrationen des Z-Achsenstufen-Antriebsmotor 16B des Z-Achsenstufen-Antriebs 16 direkt auf den Probenträger-Halte­ arm 12 übertragen werden, wodurch verhindert wird, daß die Probe 14 an dem vorderen Ende des Probenträger-Haltearms 12 in Schwin­ gungen versetzt wird, wenn dieser bei einem Schneidvorgang abge­ senkt wird. Folglich kann ein Probenstück in Form einer ultra­ dünnen Schicht mit glatt geschnittenen Oberflächen hergestellt werden, die keine unerwünschten Unebenheiten haben.

Wie vorstehend beschrieben, sind in dem Mikrotom dieses Aus­ führungsbeispiels die erste und die zweite Linearmotorstufe 8 und 9 des Mikro-Vorschubmechanismus 7 in einer sich kreuzenden Bezie­ hung zueinander angeordnet. Im Vergleich mit einem eingestellten Wert für die Verschiebung "a" kann die Mikro-Vorschubdistanz durch Wirkung des Schnittwinkels 2θ wesentlich vermindert werden, wodurch es möglich ist, eine ultradünne Probenschicht genau mit der Dicke zu schneiden, die der Mikro-Vorschubdistanz entspricht. Als eine Folge können durch den Mikro-Vorschubmechanismus 7 auf einfache Art und Weise ultradünne Probenstücke mit einer Dicke hergestellt werden, die sehr viel kleiner ist als die Auflösung von dessen Linearmotorstufen 8 und 9.

Nachfolgend wird auf Fig. 8 Bezug genommen, in der ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt ist, bei dem ein Schneidmesser an der Seite eines Mikro-Vorschub­ mechanismus eines Mikrotoms 1′ vorgesehen ist, das zu einer Probe hin und von dieser wegbewegt werden kann. In der nachfolgenden Beschreibung des zweiten Ausführungsbeispiels sind die Bauteile, die denen des ersten Ausführungsbeispiels entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen, ergänzt um ein Apostroph "′", versehen, wobei auf die zugehörigen Erläuterungen verzichtet wird.

In Fig. 8 ist ein Schneidmesserträger-Haltearm 12′ gezeigt, dessen Bodenteil fest mit dem bewegbaren Rahmen 11B der Z-Achsen­ stufe 11 des Mikro-Vorschubmechanismus 7 verbunden ist. Ein Schneidmesser 6′ ist an einer Schneidmesserträgerplatte 5′ ange­ bracht, die über eine Neigungsstufe 13′ fest mit dem vorderen Ende des Schneidmesserträger-Haltearms 12′ verbunden ist. In dem Schneidmesserträger-Haltearm 12′ ist ein Einschnitt 12A′ vorge­ sehen, der sich längs der X-Achse erstreckt, um darin die Über­ tragungsstange 16C des vorstehend beschriebenen Z-Achsenstufen- Antriebs 16 aufzunehmen. Die Neigung des Schneidmesser 6′ kann mittels des Einstellknopfes 13A′ der Neigungsstufe 13′ verstellt werden.

Ein Probenträger 15′, durch den das gefrorene Probenmaterial 14′ gehalten wird, ist fest mit dem Neigungsrahmen 4B der Nei­ gungsstufe 4 verbunden, die an der X/Y-Achsenstufe 3 angebracht ist, und zwar gegenüberliegend zum Mikro-Vorschubmechanismus 7. Die Neigung des Probenträgers 15′ kann mit Hilfe des Einstell­ knopfes 4B1 des Neigungsrahmens 4B verstellt werden.

Das eben beschriebene Mikrotom 1′ arbeitet auf die gleiche Weise wie das Mikrotom 1 des ersten Ausführungsbeispiels, außer daß das Schneidmesser 6′ von dem Mikro-Vorschubmechanismus 7 verschoben wird. Indem das Schneidmesser 6′ durch den Z-Achsen­ stufen-Antrieb 16 beispielsweise von der unteren zur oberen Position verlagert wird, kann eine Probenschicht leicht von der Probe 14′ abgeschnitten und auf der Oberfläche des destillierten Wassers schwimmend in einem Probensammelbehältnis 6A′ gesammelt werden.

In den vorhergehenden Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist die Richtung der Verschiebung der ersten Linear­ motorstufe 8 des Mikro-Vorschubmechanismus 7 zur Y-Achse um +θ verlagert, während die Richtung der zweiten Linearmotorstufe 9 zur Y-Achse um -θ verlagert ist. Es sei aber angemerkt, daß die vorliegende Erfindung nicht auf diese bestimmten Winkelanord­ nungen beschränkt ist. Falls gewünscht, können die beiden Linearmotorstufen 8 und 9 zur Y-Achse zum Beispiel um +α bzw. -β verlagert sein. In einem solchen Fall werden die erste und die zweite Linearmotorstufe 8 und 9 um unterschiedliche Distanzen verschoben. Alternativ kann die erste bzw. die zweite Linear­ motorstufe 8 und 9 auch mit einem Winkel von +α bzw. +β zur Y-Achse verlagert sein, wobei der Schnittwinkel α + β beträgt. In diesem Fall werden die erste und die zweite Linearmotorstufe 8 und 9 folglich um unterschiedliche Distanzen verschoben, wobei der Mikro-Vorschubmechanismus 7 als eine X-Achsenstufe arbeitet.

Statt der zuvor beschriebenen linearen Bewegung des Proben­ träger-Haltearms 12 in die Richtung der Z-Achse durch die Z-Achsenstufe 11 kann der Probenträger-Haltearm 12 an seinem unteren Ende verschwenkbar gehalten sein, so daß die Probe 14 am vorderen Ende des Probenträger-Haltearms 12 mit einer Schwenk­ bewegung an das Schneidmesser 6 anstößt. In einem solchen Fall muß der Probenträger-Haltearm 12 eine etwas länglichere Form haben.

Aus der vorstehenden Beschreibung der vorliegenden Erfindung ergibt sich, daß die erste und die zweite Vorschubeinrichtung des Mikro-Vorschubmechanismus angeordnet sind, damit sie in zwei sich mit einem Schnittwinkel über die Y-Achse kreuzenden Richtungen verschoben werden können, um die Probe über eine geringe Distanz mit einer sehr kleinen Schrittgröße in Richtung auf das Schneid­ messer verschieben zu können (oder umgekehrt), wodurch im Ver­ gleich zur Auflösung der ersten und der zweiten Vorschubeinrich­ tung sehr kleine Vorschubschritte ermöglicht werden können, um von einer Probe ultradünnen Probenschichten abschneiden zu können, deren Dicke jeweils der Vorschubdistanz entspricht.

Claims (5)

1. Mikrotom mit:
einem Basis-Gestell (2);
einem ersten Träger (5 oder 15), der an dem Basis- Gestell (2) angebracht ist, um einen Gegenstand zu halten, der entweder ein Schneidmesser (6) oder eine Probe (14) ist;
einem Mikro-Vorschubmechanismus (7), der an dem Basis- Gestell (2) in gegenüberliegender Beziehung zu dem ersten Träger (5 oder 15) in Richtung der X-Achse angeordnet ist und eine erste und eine zweite Vorschubeinrichtung (8, 9) aufweist, die invers zueinander in zwei sich mit einem kleinen Schnittwinkel 2θ über die Y-Achse kreuzenden Richtungen verschoben werden können, um einen Vorschub mit einer sehr kleinen Schrittgröße in Richtung der X-Achse zu bewirken; und
einem zweiten Träger (5 oder 15), der an dem Mikro- Vorschubmechanismus (7) in gegenüberliegender Beziehung zu dem ersten Träger (5 oder 15) angeordnet ist, um den anderen Gegenstand zu halten, der entweder die Probe (14) oder das Schneidmesser (6) ist.

2. Mikrotom nach Anspruch 1, bei dem die erste Vorschubeinrich­ tung (8) des Mikro-Vorschubmechanismus (7) durch ein erstes feststehendes Bauteil (8A), das fest mit dem Basis-Gestell (2) verbunden ist, und durch ein erstes bewegbares Bauteil (8B) gebildet ist, das für Verschiebungen in eine Richtung mit einem Winkel von +θ zur Y-Achse bewegbar an der Ober­ seite des ersten feststehenden Bauteils (8A) montiert ist, und bei dem die zweite Vorschubeinrichtung (9) durch ein zweites feststehendes Bauteil (9A), das fest an dem ersten bewegbaren Bauteil (8B) angebracht ist, und durch ein zweites bewegbares Bauteil (9B) gebildet ist, das für Ver­ schiebungen in eine Richtung mit einem Winkel von -θ zur Y-Achse bewegbar an der Oberseite des zweiten feststehenden Bauteils (9A) montiert ist.

3. Mikrotom nach Anspruch 1, bei dem die erste und die zweite Vorschubeinrichtung (8, 9) des Mikro-Vorschubmechanismus (7) durch eine Linearmotorstufe gebildet ist, die Führungen (8C, 9C) für eine linear geführte Verschiebung des bewegbaren Bauteils (8B, 9B) relativ zu dem feststehenden Bauteil (8A, 9A), Magnete (8D, 9D), die fest an dem feststehenden Bauteil (8A, 9A) montiert sind, und Spulen (8E, 9E) aufweist, die an dem bewegbaren Bauteil (8B, 9B) montiert sind und mit Strom versorgt werden, um Magnetfelder zu erzeugen, um das beweg­ bare Bauteil (8B, 9B) durch magnetische Anziehung und Abstoßung gegen das Magnetfeld der an dem feststehenden Bauteil (8A, 9A) montierten Magnete zu verschieben.

4. Mikrotom mit:
einem Basis-Gestell (2);
einer ersten Linearstufe (3), die für Bewegungen in den Richtungen der X-Achse und der Y-Achse an dem Basis-Gestell (2) angebracht ist;
einem Schneidmesserträger (5), der an der ersten Linearstufe (3) vorgesehen ist und ein Schneidmesser (6) hält;
einem Mikro-Vorschubmechanismus (7), der eine erste und eine zweite Linearmotorstufe (8, 9) umfaßt und der an dem Basis-Gestell (2) in gegenüberliegender Beziehung zu der ersten Linearstufe (3) in Richtung der X-Achse angeordnet ist, wobei die erste Linearmotorstufe (8) für Verschiebungen in eine Richtung mit einem kleinen Winkel von +θ zur Y-Achse bewegbar an dem Basis-Gestell (2) montiert ist und die zweite Linearmotorstufe (9) für Verschiebungen in eine Rich­ tung mit einem kleinen Winkel von -θ zur Y-Achse bewegbar an der Oberseite der ersten Linearmotorstufe (8) montiert ist;
einer zweiten Linearstufe (11), die für Verschiebungen in Richtung der Z-Achse bewegbar an der Oberseite der zweiten Linearmotorstufe (9) des Mikro-Vorschubmechanismus (7) montiert ist;
einem Probenträger-Haltearm (12), der an der zweiten Linearstufe (11) vorgesehen ist und an seinem vorderen Ende in gegenüberliegender Beziehung zu dem Schneidmesser (6) einen Probenträger (15) hält; und
einer Linearstufen-Antriebseinrichtung (16), um den Probenträger-Haltearm (12) entlang der zweiten Linearstufe (11) in die Richtung der Z-Achse zu verfahren.

5. Mikrotom mit:
einem Basis-Gestell (2);
einer ersten Linearstufe (3), die für Bewegungen in den Richtungen der X-Achse und der Y-Achse an dem Basis-Gestell (2) angebracht ist;
einem Probenträger (15′), der an der ersten Linearstufe (3) vorgesehen ist;
einem Mikro-Vorschubmechanismus (7), der eine erste und eine zweite Linearmotorstufe (8, 9) umfaßt und der an dem Basis-Gestell (2) in gegenüberliegender Beziehung zu der ersten Linearstufe (3) in Richtung der X-Achse angeordnet ist, wobei die erste Linearmotorstufe (8) für Verschiebungen in eine Richtung mit einem kleinen Winkel von +θ zur Y-Achse bewegbar an dem Basis-Gestell (2) montiert ist und die zweite Linearmotorstufe (9) für Verschiebungen in eine Rich­ tung mit einem kleinen Winkel von -θ zur Y-Achse bewegbar an der Oberseite der ersten Linearmotorstufe (8) montiert ist;
einer zweiten Linearstufe (11), die für Verschiebungen in Richtung der Z-Achse bewegbar an der Oberseite der zweiten Linearmotorstufe (9) des Mikro-Vorschubmechanismus (7) montiert ist;
einem Schneidmesserträger-Haltearm (12′), der an der zweiten Linearstufe (11) vorgesehen ist;
einem Schneidmesserträger (5′), der an einem vorderen Ende des Schneidmesserträger-Haltearms (12′) gehalten ist und in gegenüberliegender Beziehung zu dem Probenträger (15′) ein Schneidmesser (6′) hält, um eine Probe (14) zu schneiden; und
einer Linearstufen-Antriebseinrichtung (16), um den Schneidmesserträger-Haltearm (12′) und den Schneidmesser­ träger (5′) entlang der zweiten Linearstufe (11) in Richtung der Z-Achse zu verfahren.